WO2012025390A1

WO2012025390A1 - Scheibenfilter

Info

Publication number: WO2012025390A1
Application number: PCT/EP2011/063814
Authority: WO
Inventors: Eirik Karlsen; Geir Hoff
Original assignee: Voith Patent Gmbh
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012025391A1; EP2678087A1; EP2678087B1; DE102010039650A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension (7), insbesondere einer Faserstoffsuspension, mit einem Behälter (8) zur Aufnahme der Suspension (7), einer sich horizontal im Behälter (8) erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle (5), mehreren senkrecht auf der Hohlwelle (5) befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben (1), deren Innenraum mit der Hohlwelle (5) in Verbindung steht sowie zwischen den Filterscheiben (1) angeordneten Stoffausläufen (4), die sich in Höhe des Suspensionspegels nur über einen radial innenliegenden Teilabschnitt der Filterscheiben (1) erstrecken. Dabei soll die mechanische Belastung der Filterscheiben (1) im Bereich der Stoffausläufe (4) dadurch vermindert werden, dass an den Filterscheiben (1) ein oder mehrere, während der Rotation in den Bereich der Stoffausläufe (4) gelangende Leisten (2,3) befestigt sind.

Description

Scheibenfilter

Die Erfindung betrifft einen Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension, insbesondere einer Faserstoffsuspension, mit einem Behälter zur Aufnahme der Suspension, einer sich horizontal im Behälter erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle, mehreren senkrecht auf der Hohlwelle befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben, deren Innenraum mit der Hohlwelle in Verbindung steht sowie zwischen den Filterscheiben angeordneten Stoffausläufen, die sich in Höhe des Suspensionspegels nur über einen radial innenliegenden Teilabschnitt der Filterscheiben erstrecken.

Derartige Scheibenfilter werden zur Eindickung der Suspension und in der

Papierindustrie insbesondere zur Faserstoffrückgewinnung eingesetzt. Hierzu ist die Hohlwelle in der Regel mit einer Unterdruckquelle verbunden. Auf den Filterscheiben bildet sich infolge des Druckunterschieds zwischen der

Faserstoffsuspension und dem Innenraum der Filterscheiben eine Vliesschicht. Beim Eintauchen der Filterscheiben in die Faserstoffsuspension gelangt so weitestgehend nur Wasser in den Innenraum der Filterscheiben und damit die Hohlwelle.

Die Vliesschicht wird beim Auftauchen über Schaber entfernt und zum

entsprechenden Stoffauslauf geführt oder mit Wasser in den Stoffauslauf gespritzt.

Nachteilig hierbei ist, dass sich im Bereich der Engstelle zwischen den Stoffausläufen und den Filterscheiben Bereiche mit hoher Stoffdichte bilden, die zu einer hohen mechanischen Belastung der Filterscheiben insbesondere in axialer Richtung führen, was Beschädigungen und erhöhten Verschleiß zur Folge haben kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die mechanische Belastung der Filterscheiben mit möglichst geringem Aufwand zu vermindern. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass an den Filterscheiben eine oder mehrere, während der Rotation in den Bereich der Stoffausläufe gelangende Leisten befestigt sind. Hierbei wurde erkannt, dass der Austausch der Suspension im Bereich der Engstelle zwischen den Stoffausläufen und den benachbarten Filterscheiben und dem Rest des Behälters stark eingeschränkt ist. Infolgedessen kommt es zur Bildung einer erhöhten Stoffdichte im Bereich dieser Engstellen, was zu den erhöhten axialen Belastungen der Filterscheiben führt.

Einer Erhöhung der Belastbarkeit der Filterscheiben sind allein schon wegen ihrer Durchlässigkeit enge Grenzen gesetzt.

Jedoch kann über die Leisten auf einfache Weise für einen intensiveren Austausch der Suspension der Engstelle mit dem Rest im Behälter gesorgt werden.

Infolgedessen kann ein Ansteigen der Stoffdichte im Bereich der Engstelle verhindert oder zumindest stark behindert werden.

Hierzu ist es von Vorteil, wenn auf der, einem Stoffauslauf gegenüberliegenden Seite der Filterscheibe wenigstens eine Leiste angeordnet ist. Diese Leiste führt so während der Rotation einen Teil der Suspension aus der Engstelle und Suspension aus dem Rest des Behälters in die Engstelle, so dass sich die Stoffdichte ausgleicht. Da sich die Stoffausläufe in Höhe des Suspensionspegels nur über einen radial innenliegenden Teilabschnitt der Filterscheiben erstrecken, ist auch der Kanal zwischen Filterscheibe und Stoffauflauf auf einen radial inneren Teilabschnitt begrenzt. Dies vermindert die mechanische Beanspruchung der Filterscheiben erheblich. Außerdem kann so ein wesentlicher Teil der von den Leisten

mitgeschleppten Suspension beim Auftauchen der Leisten aus der Suspension radial außen problemlos in die Suspension zurückfließen. Dabei sollte die Leiste zumindest im Wesentlichen radial und im Interesse der Einfachheit gerade verlaufen. Die Leiste kann sich radial über die gesamte

Filterscheibe oder nur über einen, insbesondere einen hoch beanspruchten Teil der Filterscheibe erstrecken. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn einzelne oder alle Filterscheiben beidseitig, vorzugsweise in gleicher Winkelposition Leisten tragen.

Da die Leisten beim Eintritt in die Engstelle dennoch zu einer mechanischen

Belastung der Filterscheiben führen können, kann es von Vorteil sein, wenn auf der, einem Stoffauslauf gegenüberliegenden Seite der Filterscheibe mehrere kurze Leisten radial hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.

Weil die Filterscheiben überwiegend kreissektorförmig aufgebaut sind, wird die Anbringung der Leisten vereinfacht, wenn diese zwischen den Sektoren verlaufen. Es genügt hierbei im Interesse einer geringen Turbulenzbildung, wenn die Filterscheibe beidseitig je 2 bis 6 derartige Leisten besitzt, so dass nicht zwischen allen Sektoren Leisten vorhanden sind.

Um den Druck auf die Filterscheiben beim Durchlaufen der Engstelle und die von den Leisten erzeugten Turbulenzen zu begrenzen, sollte die Dicke der Leisten kleiner als 5, insbesondere kleiner als 3,5 mm sein. Aus dem gleichen Grund sollte die Höhe der Leisten in axialer Richung kleiner als 35, vorzugsweise kleiner als 20 mm sein.

Alternativ oder ergänzend zu diesen Leisten kann es vorteilhaft sein, wenn

wenigstens eine Leiste am Außenumfang der Filterscheibe vorhanden ist.

Auch die Leisten am Außenumfang fördern Suspension aus der Engstelle zwischen der Filterscheibe und dem Stoffauslauf und der Filterscheibe und der Behälterwand in den Rest des Behälters und sorgen so für einen Ausgleich der Stoffdichte der Suspension. Konstruktiv einfach ist es hierbei, wenn sich die entsprechende Leiste ausschließlich über den Außenumfang der Filterscheibe erstreckt.

Zur Intensivierung ihrer Wirkung insbesondere auch auf den Bereich nahe des entsprechenden Stoffauslaufs kann es allerdings von Vorteil sein, wenn sich die Leiste auf beide Seiten oder wenigstens auf eine, vorzugsweise einem Stoffauslauf gegenüberliegende Seite der Filterscheibe erstreckt.

Dabei ergeben sich optimale Wirkungen, wenn die Ausdehnung der Leisten in Umfangsrichtung der Filterscheibe zwischen 50 und 250 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 150 mm liegt und/oder die Höhe der Leisten in radialer Richtung kleiner als 120, vorzugsweise kleiner als 70 mm ist.

Hinsichtlich des Stoffauslaufs ist es von Vorteil, wenn diese in Höhe des

Suspensionspegels möglichst nahe zur Hohlwelle angeordnet sind und sich über 40 bis 60% des Radius der Filterscheiben erstrecken.

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : eine schematische Seitenansicht eines Scheibenfilters;

Figur 2: eine Draufsicht auf den Scheibenfilter;

Figur 3 a+b: unterschiedliche Leisten 3 und

Figur 4: eine mögliche Anordnung weiterer Leisten 2. Die Faserstoffsuspension 7 wird gemäß Figur 1 über einen Einlauf e in den Behälter 8 des Scheibenfilters geleitet. Im Behälter 8 befindet sich eine horizontal verlaufende und rotierbar gelagerte Hohlwelle 5 mit mehreren axial voneinander beabstandeten Filterscheiben 1 . Die Filterscheiben 1 werden dabei von jeweils zwei scheibenförmigen, perforierten Filterelementen gebildet, die den Innenraum der Filterscheibe 1 begrenzen.

Um das Wasser aus der Suspension 7 abziehen zu können, steht die mit einer Unterdruckquelle verbundene Hohlwelle 5 mit dem Innenraum der Filterscheiben 1 in Verbindung.

Die sich dabei an den Filterelementen bildende Vliesschicht wird nach dem

Austauchen aus der Suspension 7 in den Stoffauslauf 4 befördert.

Hierzu befinden sich die Stoffausläufe 4 jeweils zwischen zwei benachbarten

Filterscheiben 1 , wie in Figur 2 zu erkennen.

Diese Stoffausläufe 4 bilden mit den Filterscheiben 1 jeweils eine Engstelle, an der es zur Bildung von Bereichen mit hoher Konsistenz kommt. Infolgedessen werden die Filterelemente der Filterscheiben 1 beim Überstreichen dieser Bereiche einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt.

Zur Minimierung dieser im Wesentlichen axial auf die Filterelemente wirkenden Belastung wird der Austausch der Suspension 7 dieser Engstellen mit der

Suspension 7 im Rest des Behälters 8 über mehrere an den Filterscheiben 1 befestigte Leisten 2,3 intensiviert. Im Ergebnis führt dies letztendlich zu einer ausgeglicheneren Verteilung der Stoffdichte der Suspension 7 im Behälter 8.

Hierbei können radial verlaufende Leisten 2 zur Anwendung gelangen, die zumindest auf der zu einem Stoffauslauf 4 weisenden Seite der Filterscheibe 1 angeordnet sind. Da die Filterscheiben 1 meist aus mehreren kreissektorförmigen Filterelementen aufgebaut sind, wird die Anbringung vereinfacht, wenn die Leisten 2, wie in Figur 4 dargestellt, zwischen den Sektoren 9 der Filterscheiben 1 verlaufen.

Dabei können sich die Leisten 2 im Interesse einer umfassenden Wirkung radial über die gesamte Filterscheibe 1 erstrecken. Da die Leisten 2 beim Durchlaufen der Engstelle zwischen Stoffauslauf 4 und Filterscheibe 1 dennoch einen höheren Druck auf die Filterscheibe 1 ausüben, kann es jedoch zur Minimierung der Belastung von Vorteil sein, wenn, wie in Figur 4 zu sehen, mehrere radial hintereinander

angeordnete und voneinander beabstandete kurze Leisten 2 vorhanden sind.

Ebenso dient es der Vermeidung einer zu großen Belastung der Filterscheiben 1 , wenn die Dicke der Leisten 2 kleiner als 3,5 mm und/oder die Höhe der Leisten 2 kleiner als 35 mm ist.

Ergänzend aber ebenso alternativ einsetzbar sind außerdem mehrere kurze Leisten 3 regelmäßig verteilt am Außenumfang der Filterscheibe 1 befestigt.

Auch diese Leisten 3 fördern den Ausgleich der Stoffdichte der Suspension 7 im Behälter 8 indem sie Suspension 7 aus dem Bereich zwischen der Behälterwand und der Filterscheibe 1 aber auch zumindest teilweise zwischen dem Stoffauslauf 4 und der Filterscheibe 1 in den Rest des Behälters 8 fördern.

Hierbei ist wesentlich, dass die Stoffausläufe 4 in Höhe des Suspensionspegels möglichst nahe zur Hohlwelle 5 angeordnet sind und sich über 40 bis 60% des Radius der Filterscheiben 1 erstrecken. Die Begrenzung des Kanals zwischen Filterscheibe 1 und Stoffauslauf 4 auf einen radial möglichst weit innenliegenden Bereich verringert die axiale Belastung der Filterscheiben 1 und verbessert den Stoffaustausch im Behälter 8.

Meist genügt es dabei, wenn sich die Leisten 3 gemäß Figur 3 a ausschließlich über den Außenumfang der Filterscheibe 1 erstrecken.

Um die Förderwirkung dieser Leisten 3 auf die Engstelle zum Stoffauslauf 4 zu verstärken, können sich die Leisten 3 aber auch auf eine oder, wie in Figur 3 b dargestellt, auf beide Seiten der Filterscheibe 1 erstrecken. Eine optimale Wirkung dieser Leisten 3 ergibt sich hierbei, wenn diese sich in Umfangsrichtung zwischen 50 und 150 mm erstrecken und eine Höhe in radialer Richtung von weniger als 70 mm haben.

Dabei können diese Leisten 3 beispielsweise zwischen allen Sektoren 9 angebracht werden.

Claims

Patentansprüche 1 . Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension (7),

insbesondere einer Faserstoffsuspension, mit einem Behälter (8) zur Aufnahme der Suspension (7), einer sich horizontal im Behälter (8) erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle (5), mehreren senkrecht auf der Hohlwelle (5) befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben (1 ), deren Innenraum mit der Hohlwelle (5) in Verbindung steht sowie zwischen den Filterscheiben (1 )

angeordneten Stoffausläufen (4), die sich in Höhe des Suspensionspegels nur über einen radial innenliegenden Teilabschnitt der Filterscheiben (1 ) erstrecken,

dadurch gekennzeichnet, dass an den Filterscheiben (1 ) ein oder mehrere, während der Rotation in den Bereich der Stoffausläufe (4) gelangende Leisten (2,3) befestigt sind.

2. Scheibenfilter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der, einem Stoffauslauf (4) gegenüberliegenden Seite der Filterscheibe (1 ) wenigstens eine Leiste (2) angeordnet ist.

3. Scheibenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (2) radial verläuft.

4. Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass auf der, einem Stoffauslauf (4) gegenüberliegenden Seite der Filterscheibe (1 ) mehrere, vorzugsweise zwei bis sechs Leisten (2) radial hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.

5. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheiben (1 ) kreissektorförmig aufgebaut sind und die Leisten (2) zwischen den Sektoren (9), vorzugsweise jedoch nicht zwischen allen Sektoren (9) verlaufen.

6. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Leisten (2) kleiner als 5, insbesondere kleiner als 3,5 mm ist.

7. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Leisten (2) kleiner als 35, vorzugsweise kleiner als 20 mm ist.

8. Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leiste (3) am Außenumfang der

Filterscheibe (1 ) vorhanden ist.

9. Scheibenfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiste (3) ausschließlich über den Außenumfang der Filterscheibe (1 ) erstreckt.

10. Scheibenfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiste (3) auch wenigstens auf eine, einem Stoffauslauf (4) gegenüberliegende Seite der Filterscheibe (1 ) erstreckt.

1 1 .Scheibenfilter nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiste (3) auf beide Seiten der Filterscheibe (1 ) erstreckt.

12. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Leisten (3) in Umfangsrichtung der Filterscheibe (1 ) zwischen 50 und 250 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 150 mm liegt.

13. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Leisten (3) kleiner als 120, vorzugsweise kleiner als 70 mm ist.

14. Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffausläufe (4) in Höhe des Suspensionspegels möglichst nahe zur Hohlwelle (5) angeordnet sind und sich über 40 bis 60% des Radius der Filterscheiben (1 ) erstrecken.